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21年后再获诺奖化学奖,81岁得主:从小梦想当船长

当地时间10月5日,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔化学奖授予美国化学家卡罗琳·露丝·贝尔托西、卡尔·巴里·夏普利斯以及丹麦化学家莫顿·梅尔达尔,以表彰他们在“点击化学和生物正交化学”方面所做出的贡献。三位获奖者将分享1000万瑞典克朗(约合642万人民币)的奖金。

夏普利斯和梅尔达尔创造了“点击化学”这一术语,为该领域的发展奠定了基础。贝尔托西则将点击化学带入了一个新的维度,她命名了“生物正交化学”,开始使用点击化学来绘制细胞。如今,生物正交反应正在帮助更有针对性的癌症治疗,以及其他许多应用。

夏普利斯和梅尔达尔创造了“点击化学”这一术语,为该领域的发展奠定了基础。贝尔托西则将点击化学带入了一个新的维度,她命名了“生物正交化学”,开始使用点击化学来绘制细胞。如今,生物正交反应正在帮助更有针对性的癌症治疗,以及其他许多应用。

据报道,这是81岁的夏普利斯第二次获得诺贝尔化学奖,他也成为史上第五位两度获得诺奖的科学家。2001年,他“因在手性催化氧化反应领域的工作”获得了诺贝尔奖。

↑卡尔·巴里·夏普利斯

从小梦想成为船长的医学生

被有机化学“拐跑了”

夏普利斯1941年4月28日出生于美国宾夕法尼亚州费城,1968年获得美国斯坦福大学博士学位,随后在斯坦福大学和哈佛大学从事博士后研究,现为美国斯克利普斯研究所(The
Scripps Research
Institute)教授。1984年当选为美国艺术与科学院院士,1985年当选为美国国家科学院院士。

不同于一些从小立志于科学研究的“大佬”,小时候的夏普利斯并没有料到自己会在化学界“发光发热”,甚至在大学的最后一个学期,他还是一名医学预科专业的学生。而在学业之外,对大海的热爱驱使着他从小就梦想着成为一艘渔船的船长。

2001年12月8日,在获得诺贝尔化学奖后巴里·夏普利斯曾在斯德哥尔摩大学瑞拉大讲堂的演讲上分享了小时候的梦想。他告诉台下的听众,自己小时候最大的理想就是拥有属于自己的渔船,可以出海钓上一条罕见的腔棘鱼。

童年时的每个夏天,夏普利斯几乎都是和家人在马纳斯宽河与新泽西海岸的交汇处度过,“在那里,我了解了生活,了解了我所好奇的一切。”长大后,他开始和叔叔丁克一起出海捕鱼。他后来表示,在念书的大部分时间里,自己都做着“钓鱼的白日梦”。“我在学校(中学)没学到多少东西,除了我需要做些什么才能拿到A,”他回忆道。

1959年秋天,夏普利斯作为一名医学预科生,进入了达特茅斯学院就读,很快就被有机化学深深吸引住了。大一的时候,他在一次滑雪事故中摔断了腿,整个学期都拄着拐杖蹒跚地去图书馆学习有机化学。“我不仅喜欢它,还能记住一切。”他说,“我不认为他们会问出一个我回答不了的问题。”

夏普利斯当时的化学教授汤姆·斯宾塞表示,“在135名本科生中,他是最优秀的”。斯宾塞回忆道,在那个时代,化学试剂库基本上对所有学生开放,对夏普利斯而言,化学品是无法抗拒的诱惑。

“像我这样的人,一旦进入实验室,我们就会真正坠入爱河,”夏普利则回忆道。“我记住了试剂库里所有化学药品的气味。”但尽管如此,在本科就读期间,夏普利斯从未将暑假时光耗在达特茅斯的实验室里。“我更喜欢钓鱼,”他坦言道。

在看到夏普利斯在化学方面的天赋,斯宾塞开始鼓励他攻读化学领域的研究生学位。“有一天他父亲打电话给我说,‘你对这孩子做了什么?’”斯宾塞回忆道。在这位父亲眼中,夏普利斯会在毕业后继承自己外科医生的事业。

本科毕业后,夏普利斯进入了斯坦福大学攻读研究生,随后又在该校攻读有机金属化学的博士后。但对他而言,在斯坦福期间对人生最有影响力的一件事,是在一次海滩派对上遇到了妻子简·杜依舍。在一次采访中,夏普利斯将自己的成就归功于妻子。他透露,很多以巴里·夏普利斯署名的文章,比如他的诺贝尔奖自传,以及描述他在一次爆炸中失去一只眼睛的故事,实际上都是简·夏普利斯写的。甚至“点击化学”的“点击(click)”一词,也是简和他一起构想敲定的。

“古怪”、“非常规”

“失去一只眼睛”也不能阻挡其化学事业

这位“泰斗”在化学界广为人知的一个故事,是在1970年一场事故中“失去了”一只眼睛。1970年,夏普利斯开始在麻省理工学院担任助理教授后不久,便在一次实验中发生了不幸。

一天深夜,当他准备离开实验室回家时,正好停下来检查一个研究生的工作情况。当他把用火焰密封的核磁共振管举到灯光下时,装有液氧的试管瞬间爆炸。由于来不及躲开,夏普利斯的眼角膜被玻璃割伤,眼球也被部分刺破。

接下来的两周,蒙着双眼的夏普利斯只能在医院里度过,“疼痛是可怕的,但我的恐惧更大,”他回忆道。如果不幸得了交感性眼炎,他的双眼很可能将同时受到创伤。尽管夏普莱斯受伤的眼睛视力再也没能恢复,但能完整保留另外一只眼睛的视力已经让他喜出望外了。

后来,夏普利斯将这段经历写成一篇文章与大家分享。他表示,这起事故的教训很明显:“在实验室里,永远都没有借口不认真佩戴好安全防护镜。”

不过,失去一只眼睛,并不能阻挡夏普利斯对化学的热爱。在他的朋友、学生和同事眼中,“古怪”、“非常规”、“与众不同”这样的形容词不足以形容这位化学狂人,他们最终得出的描述是他“像一个分子一样思考”。这句短语似乎源于夏普利斯本人,在他教授本科生有机化学的时候,他曾建议学生们这么做。

夏普利斯曾在采访中承认,“他的思路不一定是线性的”。“我通常不回答问题,”他说道,“我不会用完整的句子说话,而且我在写作上花了很多时间。”

两度获得诺奖的化学“泰斗”

为推动中国化学界和国际合作做出重要贡献

在夏普利斯的科学贡献中,最广为人知的是以其名字命名的三个化学反应:即催化不对称环氧化反应、二羟基化反应和氨羟化反应。

2001年,凭借在手性催化氧化反应方面的卓越贡献,夏普利斯和美国科学家威廉·诺尔斯、日本科学家野依良治一起获得该年度的诺贝尔化学奖。诺尔斯与野依良分享诺贝尔化学奖一半的奖金,夏普利斯获得另一半。同年,夏普利斯还获得了富兰克林奖章和沃尔夫化学奖。

而这次令他再度斩获诺贝尔奖的“点击化学”,则是夏普利斯于1998年初步提出并在其后逐步完善的一个合成概念,其核心理念是:合成化学要以分子功能为导向,通过小单元的简便拼接,快速可靠地完成各种各样分子的化学合成。

基于点击化学的概念,夏普利斯的团队分别在2002年、2014年发现了两个最具代表性的反应:一价铜催化的叠氮化物-端炔烃环加成反应(CuAAC)和六价硫氟交换反应(SuFEx)。点击化学也很快成为了药物开发、分子生物学等诸多领域中最为有用和引人注目的合成理念之一,极大地促进了材料化学、化学生物学、药物化学、超分子化学等领域的发展。

↑当地时间10月5日,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔化学奖授予美国化学家卡罗琳·露丝·贝尔托西、卡尔·巴里·夏普利斯以及丹麦化学家莫顿·梅尔达尔,以表彰他们在“点击化学和生物正交化学”方面所做出的贡献

由于夏普利斯在不对称催化、特别是点击化学方面的突出贡献,2019年度美国化学会授予普里斯特利奖章,该奖章是美国化学学会所授予的最高荣誉。在获得普利斯特利后,夏普利斯表示:“我只是一个化学家,我的一生都在努力让化学家能做得更好。”

根据中科院官网信息,除了任美国斯克利普斯研究所教授外,夏普利斯还是中科院上海有机化学研究所特聘教授。三十多年来,夏普利斯与中国科学家保持着密切的交流,与中国高校和科研院所保持着深入的合作,一直关注和支持中国化学事业的发展,与几代中国有机化学家建立了深厚的友谊。

自2016年以来,夏普利斯教授与中国科学院上海有机化学研究所签署了特聘教授协议,并建立了独立的“点击化学”实验室,开展独具特色的有机氟点击化学研究。短短三年时间,其团队已在叠氮分子快速合成方面取得了突破性的进展。鉴于夏普利斯为推动中国化学界和国际的合作所做出的重要贡献,2017年被授予
“中国化学会荣誉会士”称号。